[文章]：框支结构的抗侧移刚度影响因素

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1  引言
近年来，框支结构在城市和乡镇建筑中应用十分广泛。其中框支砖墙适合于多层建筑而
框支剪力墙则适合于高层建筑，框支组合墙是一个新型的结构，它们共同面临的问题是
在转换层的刚度突变，对抗震十分不利。而抗侧移刚度对抗震研究是非常重要的.
2 框支砖墙抗侧移刚度
   计算框支砖墙的侧移刚度时，须利用考虑框架与落地剪力墙协同工作计算方法。这时
框架抗侧作用很小而抗震墙作用很大。底部框架抗震墙砖房是由两种承重体系和抗侧力
体系构成的。底部两层为钢筋砼框架和钢筋砼抗震墙体系，其钢筋砼抗震墙已不再是高
宽比小于1.0的低矮墙，而是高宽比大于1.5的中等钢筋砼抗震墙。底部框架抗震墙具有
协同工作的特征已得到证实。在钢筋砼抗震墙中可方便地算出其弯曲刚度，也可以进一
步考虑钢筋砼抗震墙剪切变形的等效刚度，但不能直接计算出其抗侧力刚度。
底部框架抗震砖墙砖房的抗侧刚度与钢筋砼抗震墙布置的数量有关。底部钢筋砼墙布置
的太少，则底部的抗侧刚度较上层的侧移刚度差得太多，其房屋的薄弱楼层出现在底部
，底部钢筋砼抗震墙布置过多，则底部的抗侧力刚度会出现较上层抗侧力刚度大的状况
，房屋的薄弱楼层会出现在上部砖房中，由于上部砖房的抗震性能力是比较差的，也是
不符合即安全又经济的抗震设计原则的。因此。对底部框架抗震墙砖房的底部的抗侧力
刚度提出简化计算方法和研究上部与下部侧移刚度的合理取值，有助于搞好这类房屋的
抗震设计和提高这类房屋的整体抗震能力。其刚度比易为1.2-2.0。
3  框支组合墙的抗侧移刚度
    框支组合墙是指下部框架,上部为框架和砖墙的组合墙体.对影响组合墙体承载能力
和刚度的主要因素.如砌体强度,墙体高宽比,约束柱配筋率和截面积，竖向荷载等.
3.1 砌体抗剪强度对组合墙抗侧力影响
砌体抗剪强度对组合墙体抗侧力的影响建议墙体抗侧力公式 :
    开裂荷载           ( 1)
极限荷载
       (2)
                                           (3)
式中         -----考虑弯曲作用对抗侧荷载的影响系数
             -----考虑砌体强度等级的影响系数
             -----考虑墙体高宽比的影响系数
             -----考虑配筋率的影响数系
  和    及其它影象因素是本文的主要研究内容。不带  这几个影响系数的式(1)和式(
2)已具有相当好的精度而设置了这些影响系数将使公式1公式2精度更高。 就为考虑砌体
强度等级的影响系数，由式（3）可以看出 与砌体抗剪强度成线性关系，其与有限元法
的结果十分接近，且基本上均较有限元值略小。
3.2 墙体高宽比影响
墙体高宽比对抗侧荷载的影响是公认的其近似公式为:
式中       H -----为墙片高
           B -----为包括约束柱在内的整片墙的高度。
可见当墙体高度不变，宽度增加，高度比减小，弯曲作用也减少，有限元计算时还分析
了极限状态时的约束柱钢筋应力值，随着高宽比的减少，钢筋应力值增大，这说明高宽
比小的墙体更能发挥约束柱的钢筋作用。
3.3墙体配筋率对抗侧力强度的影响
配筋率超过某一定值后钢筋所能发的作用在减少。这可以这样来解释，约束柱中纵筋对
墙体抗强度的贡献主要是由于柱混凝土对钢筋的握裹而使钢筋产生销栓作用。可以预计
。当配筋多时需要的握裹力也大，而一定强度等级和一定截面积的混凝土的握裹力是有
限的，由于握裹力的不足而使钢筋的销栓作用不能充分发挥。
式中     a=0.057    b=
3.4不同约束柱断面对墙体抗侧力强度的影响
用有限元法对不同约束柱断面的墙体进行计算分析。对1/2比例墙体，约束柱分为120X1
20, 150X120,180X120,及200x120四种；对足尺墙体约束柱分为240X240,300X240及400X
240三种。各柱的配筋均相同，只改变柱的截面积。计算结果表明，抗侧力强度随着柱截
面的增大墙体承载力增大。与实验结果相同。
3.5混凝土强度和砖强度对抗侧荷载的影响是被公认的，显而易见的。
3.6垂直压应力对墙体抗侧承载力和刚度的影响
随着垂直压应力的增加,墙体强度提高,刚度增大,侧移减小。框支墙体的抗侧承载力较落
地墙体为低,并随着垂直压应力的增大而相差愈大。落地墙体的抗侧承载力随垂直压应力
的增大而提高，框支墙体的抗侧承载力则是先随垂直压应力增大而提高，当垂直压应力
达到某一值后，反而随垂直压应力的增大而降低。框架梁和柱的开裂破坏，会进一步降
低底层框支墙体的抗侧承载力。
通过进一步的分析可以认为，上述的第一点看落地墙的抗侧承载力随垂直压应力的增大
而提高是符合一般规律的；而框支墙的先提高后降低，则是由于垂直压应力的增大所起
的提高作用，不及的增大所引起的托梁的挠度增大而对墙体抗侧承载力的影响来得大，
这又归结为托梁挠度的影响是主要因素。至于第三点则是更明显，由于框架梁，柱的开
裂破坏，降低了其刚度，使梁的挠度得到额外的增大，造成墙体的抗侧承载力的进一步
减弱。当纯框架的抗侧强度低于二层组合墙体的抗侧强度时，还可能发生框架先与墙体
破坏的情况。
4框支剪力墙抗侧移刚度
4．1混合法分析
底层大空间剪力墙结构中，框支剪力墙底应用越来越多。其中，混合法为手算所广泛采
用，即上部剪力墙用力法，取连续连杆的剪力为未知量，列连杆切口变形连续方程，下
部用位移法，取底层框架的结点位移为未知量，对框架结点的位移建立相应的平衡方程
，其中剪力墙受剪切变形影响的折算惯性矩为：
底部剪力公式：
和剪力墙位移公式：
    其中
--剪力墙受剪切变形影响的折算惯性矩
--框支柱截面惯性矩
--第i个墙支的截面积
--墙支截面惯性矩
可以看出高宽比对抗侧刚度很大，梁柱和墙的截面尺寸直接影响着结构的抗侧刚度。剪
力墙的抗剪强度远远大于柱的抗剪强度，所以落地剪力墙在增大底层框架抗侧刚度方面
起了很大作用。托梁对框支柱柱端转角的约束作用也将大大提高结构抗侧刚度，而且这
里的托梁是与上部剪力墙协同工作的。也就是说，托梁的刚度对结构的抗侧刚度有很大
影响。混凝土等级和钢筋级别的影响是显而易见的